静压锚杆桩在既有建筑物地基加固中的应用

吴志强,叶斌,于啸宇

单位：

浙江建科建筑特种工程有限公司

省市： 浙江省杭州市

邮编： 310021

摘要：随着时代的快速发展，目前建筑市场也存在越来越多的加固改造工程，在不改变地下室结构的情况对地上结构及装饰装修进行重新设计改造，以达到改变业态的目的。改变地上结构或增加构件，则需要对其地基承载力进行重新计算，一般情况下，是需要对原地下室基础进行再次加固，才能保证地基承载力满足相关要求。而地下室加固最为常见的一种施工方法为静压锚杆桩加固技术。

关键词：静压锚杆桩；既有建筑物；地基加固

1 静压锚杆桩施工

1.1 静压锚杆桩加固机理

在既有建筑改造加固施工过程中，桩基加固处理是比较常见的，而锚杆静压桩技术是经常使用的桩基加固处理方法之一，通过使用锚杆和静压桩两种加固工艺相结合的方式，利用桩式加固方式可以有效保障建筑物的结构安全性。该技术的原理与打入桩及大型静力压桩类似，能够有效的、便捷的固定目标，但是不同之处在于两者的施工方式不同，锚杆静压桩技术需在需要固定的建筑物地基上打出桩位孔，将锚杆埋入。另一种方式是在需要固定的建筑物基地上开凿压桩孔和锚杆孔，利用粘结剂固定锚杆之后，通过锚杆连接固定压桩架与建筑物，利用建筑物的自重增强锚杆的固定作用，必要情况可以添加额外配重装置，通过建筑物重量产生的反作用力，预制桩与基础通过混凝土结合到一起，实现综合受力，进而提升地基的承载力，避免地表沉降现象发生。

1.2 施工流程

测量定位→开凿压桩孔或预留压桩孔→埋设锚杆→安装反力架→孔内侧凿毛→起吊桩段就位校正→压桩→深度及压力值记录→下节桩就位、校正→接桩焊接→压桩→压桩至设计值要求→最终深度及压桩力验收→拆除反力架→移至下一桩位→切割桩头至筏形面→封桩钢筋焊接及模板安装→浇注微膨胀混凝土→封桩结束。

压桩施工的主要施工过程具体如下。

1.2.1 桩段就位、吊装、调直

（1）采用压桩机自带的钢丝绳将桩体吊并用夹具夹紧。

（2）压桩的桩尖形状需要使用平底十字形，可以使用钢板焊接形成该形状，该形状有利于提升压桩的深度以及桩的穿透能力，同时大幅度减小发生断桩的现象。

（3）进行压桩的过程中，需要将桩尖与桩位中心对齐，同时利用靠尺检测入桩的垂直度，满足相关标准后敲定入土。

1.2.2 压桩

（1）操作桩尖进入桩位之后，安装桩帽，启动压桩油缸推动桩，一开始需要较小的推动力，压入500 mm深度后，通过校准装置校准桩的垂直度和平台的水平度，使其偏离度小于0.5%，之后慢慢启动压桩油缸，保持小于2 m/min推进速度。

（2）进行压桩的过程中，需要注意的是推动过程的连续性，防止由于停顿导致的以外情况，再次启动时会导致土壤摩擦力增加，导致压桩效率变慢。如果必须进行停顿，则间隔时间需要小于1 d。当压桩过程中的压桩难度与受阻力增加，则可能是进入到硬土层而导致的，需要采取持续压入与荷载，缓慢压入指定的深度即可。

1.2.3 接桩

（1）第一节桩压入地面后，上端距地面200～300 mm时应停止压桩起吊第二节桩准备接桩。第二节桩经人工微调与第一节桩完全吻合后由电焊工施焊；在焊缝温度冷却至规范允许范围后才可进行第二节桩的施压。

（2）保持接桩过程中的垂直度与水平度符合标准要求，距离中心基准线的偏离程度小于1 mm。进行接桩前校准上、下节桩的垂直轴线，同时清除表面的杂质以及铁锈，适用二氧化碳气体保护焊接装置焊接上下桩。

1.2.4 封桩

（1）对压桩孔内部的积水以及杂物进行清理，同时校准中心线等，最后检验合格后进行封桩。

（2）封桩材料采用掺有微膨胀早强外加剂的C40混凝土（根据设计图纸确定），使桩与承台形成一个整体。

（3）根据桩基施工单位与设计单位确定，本工程锚杆桩预采用千斤顶施加预压力，故需在钢管桩上方安置带端板的型钢支撑千斤顶装置，型钢采用HW300×300×10×15的热轧宽翼缘H型钢，型钢底部应表面平整；施加预压力之前应对型钢进行找平以确保型钢安装后竖直。

2 静压锚杆桩基础加固应用

2.1 工程概况

某工程改造后建筑功能为商业综合体。框架–剪力墙结构是主体建筑的结构类型。原地上建筑面积、地下建筑面积、改造后地上建筑面积、地下建筑面积分别为4.9万m2、5.2万m2、8万m2、5.2万m2。

改造的内容主为增加共4层的夹层用于商业，拆除部分混凝土梁柱板，增加部分楼板以及新增扶梯、楼梯。新增的钢结构部分与原结构均采用铰接的形式。

通常情况下会在实际的施工过程中调整建筑的布局以及功能，同时添加额外的混凝土梁板，这会使得预期设计的地基承载力小于实际的底面压应力，所以需要原地基加固。

2.2 方案设计

本工程基础加固环境具有如下相应特点。

（1）根据资料显示，目标建筑的地下室层高、局部梁下高度分别为2.9 m、小于2.0 m，因此不适用大型的机械设备进行施工。

（2）工期要求较紧。上部结构加固工程开始施工前，应结束地基加固工程，否则影响上部结构加固施工。分析施工条件与施工因素可知，使用普通的注浆加固方式无法满足工程安全性要求，所以应当使用静压锚杆桩法进行基础加固。水泥土搅拌法所需的施工机械操作空间完全不能满足要求。而静压锚杆桩施工可满足地基承载力要求，且对施工环境无较大要求，同时工程所使用的混凝土管桩等材料运输方便，可以提升基础加固工程的效率。

本工程主要设计是在地下室原承台四周对称施工静压锚杆桩，且在上部荷载较大的传力构件下，对其相应的柱下承台进行扩大，主要表现为将原设计单桩承台或双桩承台周边筏板进行切割外扩，外扩距离1.3～2.5 m。在扩大的承台内采用后压桩方法施工静压锚杆桩，保证其受力区域内地基承载力满足上部荷载需求。

3 静压锚杆桩质量管控

（1）每节桩的垂直度应控制在1/100以内。

安装反力装置要调直，安装时用水平尺和线锤调平，并固定好反力架的螺栓，以防反力架晃动，影响压桩的垂直度。

将压桩反力架的垂直度进行检验合格后进行安装，针对锚固螺栓、螺帽，需保持拧紧状态。对于压桩过程出现松动的螺帽，需及时的拧紧。

必要时提升螺帽的数量，防止锚杆受力过大而出现位置偏移，使用千斤顶时，保持千斤顶的垂直轴线对齐桩段轴线，出现基线偏移时，不能使用静压桩机进行校正。

（2）观察上下桩段的焊接接口是否符合标准要求，观察截面的形心与压力中心是否重合，千斤顶位置是否对齐，偏离程度需要小于2 mm。

（3）进行施工时，保证压桩机连续、稳定的推进桩，控制管桩垂直度，随时监测垂直度。

焊接工作之前，需要观察两种桩段的上下节桩轴线是否对齐，两者是否达到要求的垂直度，在焊接时，需要两个工作人员在桩两侧进行焊接，保证焊接结构的对称性，减小焊接应力的产生，在焊接之后观察焊缝质量，针对漏焊等问题，及时采取补焊操作。

（4）桩长及压桩力控制：本工程压桩时要求单桩竖向承载力特征值Ra不少于800 k N，最终压桩力不小于2000 k N，桩长控制在17～20 m。进行压桩时，记录最终压桩力与桩长数据。

（5）压桩压力值以现场油泵压力表读数控制。施工前油泵经过标定，由专业检测机构出具标定，可根据检测机构出具标定计算式计算压力表对应读数。

4 结束语

通过实践运用，在既有建筑物中进行基础加固，充分利用原有桩基，采用锚杆静压桩加固建筑物的地基承载力，主要对施工过程中的接桩、封桩及预应力加载进行重点管控，处理好新旧基础承台的承载力和上部结构的整体强度，在保证基础承载力满足相关要求的情况下，可较大程度节约成本并节约工期。

参考文献

[1] 建筑地基基础设计规范：GB 50007—2011[S].

[2] 既有建筑地基基础加固技术规范：JGJ 123—2012[S].

[3] 建筑地基基础工程施工质量验收标准：GB 50202—2018[S].